JPH071645Y2 - 現像剤寿命検知装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、トナーとキャリアの２成分現像剤を用いて現
像を行う現像器の現像剤寿命検知装置に関するものであ
る。

〔従来技術とその問題点〕

従来、トナーとキャリアの２成分よりなる現像剤を用い
た場合の現像剤の寿命検知は、例えば新品の現像剤を収
納した現像器をプリンタに装着してからのプリント枚数
を計数し、所定枚数に達すると現像剤が寿命に達したと
判断している。

また、現像剤のトナー消費量を検知し、所定量のトナー
を使用した時、現像剤が寿命に達したものと判断してい
る。

しかしながら、現像剤の寿命とは現像剤の劣化、すなわ
ちキャリアにトナーの現像に寄与しないいわゆるスペン
トトナーが付着し、キャリアとトナーとの摩擦帯電が円
滑に行われなくなり、正規の帯電が行われなくなった場
合をいうものである。従って、単にプリント枚数やトナ
ー消費量だけで判断されるべきものではない。すなわ
ち、現像器の稼働時間、トナー濃度推移、プリント枚数
等の種々の要因を組み合わせて判断されるべきものであ
る。従って、従来のように現像剤の寿命の設定を行った
場合、正確に現像剤の寿命を検知できず現像不良等の問
題を引き起こす。

〔考案の目的〕

本考案は、上記従来の欠点に鑑み、正確に現像剤の寿命
を検知し、現像不良等を起こすことのない現像剤寿命検
知装置を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

上記目的は本考案によれば、トナーとキャリアからなる
２成分現像剤を収容する現像槽と、該現像槽内に設けら
れ、前記現像剤を前記現像槽の下方から上方に向けて搬
送しつつ像担持体上の潜像を現像する現像位置へ搬送す
る現像剤搬送部材と、回転軸に攪拌羽根を植設してな
り、前記現像槽内に前記回転軸を水平方向に延在させて
前記現像剤搬送部材の前記現像位置とは反対方向で前記
現像剤搬送部材と対向設置され、前記現像剤搬送部材に
より前記下方から上方に向けて搬送される現像剤の流れ
と逆方向に現像剤を搬送かつ攪拌する現像剤攪拌部材
と、該現像剤攪拌部材に沿って前記現像槽の底部から上
方に延設された現像槽側壁であって前記現像剤攪拌部材
の近傍に設けられ、検知面を現像剤に接触させて現像剤
の透磁率に応じた信号を出力するトナー濃度センサと、
該トナー濃度センサの出力変化を監視する監視手段と、
前記現像槽に連設し補給用トナーを収容する補給用トナ
ー収容槽と、該補給用トナー収容槽と前記現像槽との連
設部に設けられ、前記補給用トナーを前記現像槽内の前
記現像剤攪拌部材と前記トナー濃度検出部材の検知面の
略中間位置に補給するためのトナー補給部材と、前記ト
ナー濃度センサの出力が基準トナー濃度を下回る対応出
力を出力した際に前記トナー補給部材によるトナー補給
を行うべく制御するトナー補給制御手段とを備え、前記
監視手段は、前記トナー濃度センサの出力に基づいて前
記トナー補給が行われた直後から前記基準トナー濃度の
対応出力を出力するまでの時間を監視し、その時間が所
定の基準値を越えた時に前記現像剤の寿命を検知するこ
とを特徴とする現像剤寿命検知装置を提供することによ
り達成される。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例について図面を参照しながら詳述す
る。

第１図は本考案に係る現像剤寿命検知装置を使用する現
像器及びプリンタの概略構成図である。同図において、
プリンタ１は感光体ドラム２と、感光体ドラム２へ一様
な電荷を付与する帯電器３と、帯電後図示しない露光に
より感光体ドラム２周面に形成された静電潜像を現像す
る現像器４と、現像後のトナー像を転写紙Ｔに転写する
ための転写器５で構成されている。

現像器４は本体に形成されたトナーを収容するトナーホ
ッパ６とトナーとキャリアよりなる現像剤を収容する現
像槽７より構成されている。トナーホッパ６の下部には
開口部８を塞ぐようにトナー補給ロール９が配置され、
現像槽７内には現像剤を攪拌するための攪拌羽根10、磁
石を内蔵するマグネットロール11、現像スリーブ12、現
像スリーブ12上の現像剤を所定厚に穂切するドクターブ
レード13、トナー濃度を検知するセンサＳが設置されて
いる。

このセンサＳは現像剤中のトナー濃度変化に基づく透磁
率の変化を検知し、内部のコイルを介してインダクタン
ス変化として電気信号に変換し、トナー濃度検知を行う
ものである。このセンサＳは電源14から駆動電圧の印加
を受け、上述のトナー濃度の検知信号はコンパレータ15
の反転入力端子へ出力される。コンパレータ15の非反転
入力端子には電源16から基準電圧が印加されており、コ
ンパレータ15は両電圧を比較し、ハイ又はロー信号をCP
U（中央処理部）17へ出力する構成である。

以上のような構成の現像器４及び現像剤寿命検知装置に
おいて以下にその動作説明を述べる。

まず、マグネットロール11の磁力により現像スリーブ12
上に吸引された現像剤はドクターブレード13により穂切
厚を規制され、第１図の矢印イ方向に搬送される。この
ようにして搬送された現像剤は感光体ドラム２上に形成
された静電潜像をトナー像に現像する。その後、現像ス
リーブ12上に残るキャリアとトナーで構成される現像剤
は攪拌羽根10の方へ還流してゆく。

一方、ドクターブレード13により穂切厚を規制され矢印
口で示す如く、ドクターブレード13に沿って上方へ向か
う現像剤はマグネットロール11の磁界の影響を受けなく
なる位置に達すると、自重により攪拌羽根10の上方へ移
動した後、矢印ハの方向に回転している攪拌羽根10の回
転力によりマグネットロール11のN₂極の方へ還流してゆ
く。

また、第２図〜第５図はセンサＳ付近の現像剤の移動を
詳細に説明するものである。

第２図において、攪拌羽根10の２枚の羽根で挟まれたＡ
部分では現像剤が攪拌羽根10により上方へ押され、Ｂ部
分では攪拌羽根10により現像剤は左方向へ押されてゆ
く。しかし、磁極N₂に近い領域では、磁界の影響を受け
N₂極の方向、すなわち左上方へ移動する。またこの領域
ではS₂極方面より還流してきた現像剤と攪拌羽根10より
送られてきた現像剤との流れが衝突し重なり合う状態と
なり、現像剤が混合される。

一方、Ｃ部ではN₂極の磁気的拘束力を逃れた現像剤が重
力により下方へ落下し、Ｄ部では現像槽７の底部の間隙
に現像剤が滞留している。

第３図は第２図の直後の状態を示す図であり、攪拌羽根
10のハ方向の回転により、Ｂ部では、N₂磁極の引力から
逃れた現像剤が下部に滞り、Ｃ部では現像槽７の底部に
現像剤が落下する。

更に、第４図は第３図の直後の状態を示し、Ａ部、Ｂ
部、Ｃ部では第３図と同様に現像剤は攪拌羽根10のハ方
向の回転により移動する。一方、Ｄ部には上方から上述
のドクターブレード13に沿ってロ方向へ移動し、以後自
重で落下する現像剤がニ方向より還流してくる。その
後、更に攪拌羽根10が回転すると上述の第２図の状態に
戻る。

第５図は第２図〜第４図で説明した現像剤の移動をまと
めて示したものである。

このような現像剤の移動中、センサＳはトナー濃度を監
視しており、センサＳからインダクタンスの変化量に対
応した信号（電圧レベルを示すアナログ信号）がコンパ
レータ15へ出力されている。そして、コンパレータ15は
基準値より低い電圧がセンサＳより入力している間はコ
ンパレータ15の出力をハイレベルに保つ。CPU17ではコ
ンパレータ15から入力する信号がハイレベルであれば、
トナー補給ロール９を回転することなく現像槽７へのト
ナー補給は行わない。

一方、コンパレータ15ではセンサＳからの電圧が基準電
圧より高くなると、トナー補給ロール９を回転させ、そ
の回転によりトナーを現像槽７内へ補給する（この処理
を示すのが第８図のフローチャートに示すステップ（ST
1がＹ→ST2）である）。そしてタイマが動作中か判断
し、動作中でなければタイマをスタートさせる（ST3,ST
4）。この処理により第５図に示す如く現像層７へは開
口部８よりホ方向に新しいトナーが補給され、ロ方向よ
り移動していたトナーと合流し、混ざり合ってセンサＳ
の近傍をニ方向へ移動する。従って、補給されたトナー
はもとのトナーとよく混ざってセンサＳの近傍を通過す
るので、センサＳで検知するトナー濃度は正確なものと
なる。この時のセンサＳからの出力電圧の実測データを
第９図に示す。同図に示すように、センサＳの出力電圧
が上がっても（トナー補給レベルよりも上っても）新し
いトナーを補給することにより直ちに電圧は下降する。
次に、第８図のフローチャートに示す如くタイマがタイ
ムアップするか確認し、タイマがアップするまでにセン
サＳの出力電圧が基準レベル以下になっているかを判断
する（ST5→ST1）。すなわち、このタイマ時間以内にセ
ンサＳの出力電圧が基準レベルより下降していれば、ト
ナー補給を停止し、タイマをストップする（ST6,ST
7）。そして、この時のタイマの時間を調べ基準値より
小さければ、現像剤（キャリア）が寿命でないと判断
し、タイマをリセットし次の検知動作に備える（ST8が
Ｎ→ST9）。一方、タイマ時間が基準値より大きければ
既に現像剤が寿命に達しているものと判断する。すなわ
ち、この時の現像剤の状態を第６図に示す。

寿命以前の現像剤と比べて異なる点は、同図の撹拌羽根
10のＥ部に示す如く、撹拌羽根10に巻き込まれるように
して下方に移動する現像剤が多くなることである。この
現像剤は撹拌羽根10が回転してゆくにつれて、Ｆ部,G部
に示すように移動してゆく。この状態では、撹拌羽根10
の周囲は現像剤で満たされておりトナー補給を行っても
落下した補給トナーは摩擦帯電が成されるまで、撹拌羽
根10の表面上に滞留し徐々に現像剤中に入り込んでい
く。従って、この時の現像剤の移動は第７図に示す状態
となる。また、この時、第10図に示す如く、センサＳか
らの出力電圧は基準レベルまでの復帰に時間を要するこ
ととなる。従って、タイマがストップした時のタイマ時
間は基準値より大きくなり、この時現像剤は寿命に達し
ているものと判断し、これをオペレータに報知する（ST
10）。

一方、判断（ST5）において、コンパレータ15の出力が
ハイレベルに戻る前にタイマがタイムアップしてしまえ
ばトナーホッパ６にも補給用トナーが無いものと判断
し、トナー無しの表示を行いオペレータに報知する（ST
11）。

以上のように、本実施例によれば、トナー濃度コントロ
ールを行うセンサＳとして従来のものを使用し、その出
力結果を単にその大小のみで判断するのでなく時間的な
推移をも判断することで現像剤の寿命を正確に判断でき
るものである。

尚、CPU17の制御は第８図に示す処理に限らず例えば第1
1図に示す如く、第８図と同様の処理（S1〜S4）を行っ
た後センサＳの出力電圧が基準値に復帰したか判断した
後、タイマアップの判断（S5→S6）を行うようにしても
良い。この場合、他の処理、すなわちタイマストップ、
タイマリセット処理（S7→S8→S9）や現像剤寿命検知表
示、トナー無し表示処理（S10,S11）は第８図と同様で
ある。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように本考案によれば、実際の現像
剤の疲労度を適格に把握し、正確に現像剤の寿命を判定
でき、現像剤が寿命に達しているにもかかわらず現像動
作を行うことによる現像不良や印字不良を未然に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の現像剤寿命検知装置を含むプリンタ
の構成図、 第２図〜第７図は本実施例の現像剤寿命検知装置の動作
説明図、 第８図は本実施例の現像剤寿命検知装置の動作を説明す
るフローチャート、 第９図は本実施例の現像剤寿命検知装置における正常時
のトナー検知測定図、 第10図は本実施例の現像剤寿命検知装置における現像剤
寿命時のトナー検知測定図、 第11図は現像剤寿命検知装置の他の実施例の動作を説明
するフローチャートである。 ６……トナーホッパ、７……現像槽、８……補給口、９
……トナー補給ロール、10……撹拌羽根、11……マグネ
ットロール、12……現像スリーブ、15……コンパレー
タ、16……電源、17……CPU.

フロントページの続き (72)考案者 土肥 正明 東京都東大和市桜が丘２丁目229番地 カ シオ電子工業株式会社内 (72)考案者 安部 哲也 東京都東大和市桜が丘２丁目229番地 カ シオ電子工業株式会社内 (72)考案者 久富 真一 東京都東大和市桜が丘２丁目229番地 カ シオ電子工業株式会社内 (72)考案者 山本 忠夫 東京都東大和市桜が丘２丁目229番地 カ シオ電子工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアからなる２成分現像剤を
   収容する現像槽と、 該現像槽内に設けられ、前記現像剤を前記現像槽の下方
   から上方に向けて搬送しつつ像担持体上の潜像を現像す
   る現像位置へ搬送する現像剤搬送部材と、 回転軸に攪拌羽根を植設してなり、前記現像槽内に前記
   回転軸を水平方向に延在させて前記現像剤搬送部材の前
   記現像位置とは反対方向で前記現像剤搬送部材と対向設
   置され、前記現像剤搬送部材により前記下方から上方に
   向けて搬送される現像剤の流れと逆方向に現像剤を搬送
   かつ攪拌する現像剤攪拌部材と、 該現像剤攪拌部材に沿って前記現像槽の底部から上方に
   延設された現像槽側壁であって前記現像剤攪拌部材の近
   傍に設けられ、検知面を現像剤に接触させて現像剤の透
   磁率に応じた信号を出力するトナー濃度センサと、 該トナー濃度センサの出力変化を監視する監視手段と、 前記現像槽に連設し補給用トナーを収容する補給用トナ
   ー収容槽と、 該補給用トナー収容槽と前記現像槽との連設部に設けら
   れ、前記補給用トナーを前記現像槽内の前記現像剤攪拌
   部材と前記トナー濃度検出部材の検知面の略中間位置に
   補給するためのトナー補給部材と、 前記トナー濃度センサの出力が基準トナー濃度を下回る
   対応出力を出力した際に前記トナー補給部材によるトナ
   ー補給を行うべく制御するトナー補給制御手段とを備
   え、 前記監視手段は、前記トナー濃度センサの出力に基づい
   て前記トナー補給が行われた直後から前記基準トナー濃
   度の対応出力を出力するまでの時間を監視し、その時間
   が所定の基準値を越えた時に前記現像剤の寿命を検知す
   ることを特徴とする現像剤寿命検知装置。